influence of catchment properties on stability of frozen...

Cordilleran Section of the Geological Society of America 111th Annual Meeting – May 11-13, 2015

Alaska Department of Natural Resources Division of Geological & Geophysical Surveys

andUniversity of Alaska Fairbanks

Influence of Catchment Properties on Stability of

Frozen Debris Lobes

Ronald P.Daanen,MargaretM.Darrowand

TrentD.Hubbard.

Overview

• FrozendebrislobesintheDietrichRiverValley,southcentralBrooksRange

• Justification• Catchmentswithandwithoutlobes• Sedimentmovementfactors• Sedimentstabilizationfactors• Summary

5/11/2015 GSA–Cordilleran section – 111th Annual Meeting – Alaska Division of Geological & Geophysical Surveys 2

Frozen debris lobes

5/11/2015 GSA–Cordilleran section – 111th Annual Meeting – Alaska Division of Geological & Geophysical Surveys 3

Why are these features here? Why are they not in all catchments? What creates their dynamic nature?

Catchments without lobes

5/11/2015 GSA–Cordilleran section – 111th Annual Meeting – Alaska Division of Geological & Geophysical Surveys 4

This is why we need to know more

5/11/2015 GSA–Cordilleran section – 111th Annual Meeting – Alaska Division of Geological & Geophysical Surveys 5

40m

FDL‐A

270m

Dietrich River valley

5/11/2015 GSA–Cordilleran section – 111th Annual Meeting – Alaska Division of Geological & Geophysical Surveys 6

Glacier-filled Dietrich River valley

5/11/2015 GSA–Cordilleran section – 111th Annual Meeting – Alaska Division of Geological & Geophysical Surveys 7

Catchments draining into the valley

5/11/2015 GSA–Cordilleran section – 111th Annual Meeting – Alaska Division of Geological & Geophysical Surveys 8

Catchments

5/11/2015 GSA–Cordilleran section – 111th Annual Meeting – Alaska Division of Geological & Geophysical Surveys 9

Blue without frozen debris lobe Red with frozen debris lobe

Slope and sediment movement

5/11/2015 GSA–Cordilleran section – 111th Annual Meeting – Alaska Division of Geological & Geophysical Surveys 10

Slope comparison

5/11/2015 GSA–Cordilleran section – 111th Annual Meeting – Alaska Division of Geological & Geophysical Surveys 11

Blue marker = without frozen debris lobeRed marker = with frozen debris lobe

Aspect: Vegetation and permafrost

5/11/2015 GSA–Cordilleran section – 111th Annual Meeting – Alaska Division of Geological & Geophysical Surveys 12

North- versus south-facing slopes

5/11/2015 GSA–Cordilleran section – 111th Annual Meeting – Alaska Division of Geological & Geophysical Surveys 13

South‐facing North‐facing

Annual precipitation

5/11/2015 GSA–Cordilleran section – 111th Annual Meeting – Alaska Division of Geological & Geophysical Surveys 14

Annual discharge

5/11/2015 GSA–Cordilleran section – 111th Annual Meeting – Alaska Division of Geological & Geophysical Surveys 15

Channel morphology

5/11/2015 GSA–Cordilleran section – 111th Annual Meeting – Alaska Division of Geological & Geophysical Surveys 16

Summary

• Catchmentswithoutlobes• Steeperslopes• Higherelevation• Greaterdischarge

• Catchmentswithlobes• Mediumslopeswithabreakinslopewhereupperpartoflobestarts

• Sedimentstabilizationthroughvegetationandpermafrost

5/11/2015 GSA–Cordilleran section – 111th Annual Meeting – Alaska Division of Geological & Geophysical Surveys 17

Summary

• Whatwilllikelydestabilizefrozendebrislobes?• Lossofvegetation• Warmerground• Warmerclimate• Lossofpermafrost• Wetterclimate(warmergroundandlubricationoftheshearzone)

• Anthropogenicincreaseinslope

5/11/2015 GSA–Cordilleran section – 111th Annual Meeting – Alaska Division of Geological & Geophysical Surveys 18

The expected result

5/11/2015 GSA–Cordilleran section – 111th Annual Meeting – Alaska Division of Geological & Geophysical Surveys 19

Alluvial Fan

Current frozen debris lobe in transition

5/11/2015 GSA–Cordilleran section – 111th Annual Meeting – Alaska Division of Geological & Geophysical Surveys 20

Lobe 42

Thank you for your attention.Questions?

WewouldliketothanktheStateofAlaska,US‐DOT,andAlyeskafortheir

supportofthisresearch.5/11/2015 GSA–Cordilleran section – 111th Annual Meeting – Alaska Division of Geological & Geophysical Surveys 21